7 有机酸发酵new.ppt

第7章有机酸发酵、第1节乳酸发酵、第2节醋酸发酵、第3节柠檬酸发酵、第4节其他有机酸发酵、第1节乳酸发酵、无氧条件下乳酸细菌将己糖转化为乳酸的过程称为乳酸发酵。 一、乳酸菌及其发酵类型；(一)乳酸细菌乳酸发酵工业常用乳酸菌：乳杆菌属乳杆菌属乳杆菌属乳杆菌属乳杆菌属乳杆菌属乳杆菌属二) 乳酸发酵类型1 .同型发酵2 .异型发酵3 .双歧途径4 .乳糖发酵途径1 .同型发酵同型乳酸发酵(homolacticfermentation )过程中，葡萄糖通过EMP生成丙酮酸，丙酮酸通过乳酸脱氢酶受氢乳酸的理论转化率为100%。 同型乳酸发酵的主要菌种有乳杆菌(lactobacteridelbrucicki )、嗜酸乳杆菌(L.acidophilus )、乳酪乳杆菌(L.casei )、植物乳杆菌(L.plantarum )、2 .异型乳酸发酵、 异型乳酸发酵(heterolacticfermentation ) :以葡萄糖为基质发酵后，除乳酸外还产生乙醇、乙酸、CO2等多种代谢产物，称为异型乳酸发酵。 乳酸的理论转化率为50%。 由于进行异型乳酸发酵的乳酸杆菌中缺乏EMP途径中的一些重要酶醛糖酶和异构酶，葡萄糖的分解完全基于HMP途径进行异型乳酸发酵。 异型乳酸发酵的主要菌种：肠膜明珠菌(Leuconostocmesenteroides )、乳杆菌(lactobacteriumbifidum )、乳杆菌(L.brevis )、发酵乳杆菌(L.fermentum )双歧杆菌(bb ) 3 .双歧途径乳酸发酵，双歧途径(bifidumpathway ) :双分子葡萄糖产乳酸和乙酸2分子，乳酸的理论转化率也为50%。 4 .乳酸菌乳糖发酵，乳酸菌分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖，葡萄糖进入同型或异型发酵途径分解，半乳糖异构化或转化为葡萄糖后进入各途径发酵，或者通过D-6-磷酸戊糖途径形成乳酸。 二、乳酸的工业发酵生产；(一)乳酸工业生产菌种1 .对工业发酵生产乳酸菌种的要求：同型发酵菌的营养要求低产酸快，耐高温。 2 .生产常用菌种：乳杆菌和保加利亚乳杆菌。 (二)乳酸发酵生产原料、糖蜜淀粉原料亚硫酸盐纸浆废液等可利用的原料；(三)传统乳酸生产技术；(一)乳酸发酵工艺2 .发酵培养基的制备；(一)碳源：葡萄糖、马铃薯淀粉、玉米淀粉、菊芋等。 (2)氮源和生长因子：麦根。 (3)磷(4)碳酸钙3 .种子的制备4 .分批发酵工艺的控制、5 .萃取和精制、萃取方法：钙盐法锌盐法离子交换法等。传统的钙盐法工艺流程，三，发酵乳制品，(一)酸奶1 .酸奶发酵工艺流程2 .发酵剂的制备(1)定义(2)发酵剂的组成(3)发酵剂的种类(4)发酵剂的生产工艺流程(5)混合发酵，3 .生产工艺，牛奶标准化均质化加热处理(9095 ) 1530min)接种和发酵冷却和后熟4、酸奶发酵过程中的生化变化、(1)乳糖的转化(2)蛋白质的转化(3)风味物质的形成、5 .酸奶的品质评价、感觉指标理化指标微生物指标、(2)发酵干酪1 .干酪的分类(1) 凝块形成时酪蛋白凝结的方法将凝乳酶凝固干酪和酸凝固干酪分类(2)以水分含量将硬质、半硬质和软质干酪分类(3)用于成熟的主要微生物将干酪、白霉干酪等分类(4)在干酪组织状态下将颗粒干酪、圆形干酪、组织致密干酪分开，2 .干酪的原料乳3 .干酪发酵剂的微生物乳酸菌、专业4 .凝乳酶及其作用5 .添加剂：氯化钙、色素等6 .奶酪生产技术7 .奶酪质量要求，4 .其他乳酸发酵食品(自学)，(1)发酵香肠生产技术，发酵剂，发酵过程中香肠成分的变化(2)乳酸发酵蔬菜和蔬菜泡菜的生产，乳酸发酵蔬菜汁，豆类乳酸发酵食品一， 醋酸理化特性及其用途二、醋酸发酵的生化过程三、食醋酿造的原料和处理四、食醋发酵技术五、食醋质量指标、第二节醋酸发酵和食醋酿造aceticfermentationandvinegararbrewing，醋酸：也称为典型的醋酸(CH3COOH ) 乙酸酐在低温下凝固成冰状，通称冰乙酸。 普通醋酸含纯醋酸约36%，为无色透明液体。 一、概况、食醋是传统的酸性调味品，在中国制醋的历史已有3000多年。 我国名醋：山西陈醋、镇江香醋、北京熏醋、上海米醋、四川鼓醋、江浙蔷薇醋、福建红曲醋等。 按生产工艺分类：酿造醋、合成醋、再制醋。 二、醋酸发酵的生化过程，醋酸发酵：乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程。 分别在(1) ch3c h2ohch3c hho (2) ch3c hhoch3c ooh (1)、(2)乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的作用下进行。 a :两者不一样。 在醋酸发酵过程中，主要产物只有醋酸(淀粉糖)乙醇乙醛醋酸。 另一方面，在食醋酿造过程中，除了形成醋酸外，还有两个主要反应： (1)蛋白质水解：蛋白质通过曲霉产生的蛋白酶作用形成氨基酸，氨基酸是食醋鲜味成分的重要来源，形成色素。 (2)酯化反应：酵母菌和醋酸菌代谢过程中产生的有机酸与醇类结合生成酯类，赋予食醋香味。 为什么食醋酿造的生化过程和醋酸发酵的生化过程相同？答：1.食醋发酵过程涉及的微生物主要有霉菌、酵母菌和醋酸菌3种。 与食醋发酵有关的微生物是什么各自起着什么作用？ (见教材p48 )，2 .各种微生物的作用：霉菌：作为糖化菌，分解原料中的淀粉是发酵性糖类，分解蛋白质生成肽类和氨基酸。 酵母菌：厌氧条件下糖类发酵生成乙醇。 同时产生少量葡萄糖酸等有机酸。 醋酸菌：在氧气充足的条件下将乙醇氧化生成醋酸，醋酸是食醋中酸味的主要成分。 三、食醋酿造原料和处理，(一)酿造原料1 .主要材料：淀粉原料、含糖原料、含酒精原料。 2、辅料：细谷糠，麸质。 填料：谷糠、花生壳、谷壳、玉米芯、高梁壳。 4 .添加剂：食盐、蔗糖、米色等。 酒糟、淀粉渣、糖蜜等(二)原料处理，固体发酵：淀粉原料粉碎水蒸煮淀粉粒子吸水膨胀液态发酵：淀粉原料3倍水浸渍蒸煮为粥样酶或曲糖化、四、食醋发酵工艺，常用的食醋发酵工艺类型：(一)固体发酵法(二)酶法液化回流换气法(三)液体深层发酵法(四) 发酵工艺的新进展(1)固态发酵法生产食醋，1 .固态栽培醋的生产类型和特点(1)类型：大曲醋小曲麸质醋(2)特点：低温糖化和酒精发酵，边糖化边发酵。 大量的辅助材料和填充材料配合使用。 多菌种混合发酵，开放操作，辅料原料。 用浸泡法提取食醋。 大曲醋、大曲：以大麦、豌豆为主要原料，以根霉、毛霉、曲霉和酵母菌为主要发酵菌种。 工艺复杂，淀粉利用率低，生成周期长，易于保管和运输，醋味佳。 大曲醋的特点：以高粱为主要原料，发酵周期长，产品质量好，但产品率低，成本高(如山西老陈醋)。 小曲醋、小曲：以糯米、大米为主要原料，添加生药者以药小曲、根霉菌和酵母菌为主要微生物。 适合糯米、米、高粱等原料发酵，对薯类和野生植物原料的适应性差。小曲醋：以糯米、大米为主要原料，产品风味佳(镇江香醋等)。 麸醋、麸皮：以麸皮为主要曲原料，曲霉菌为曲菌种。 是国内醋厂普遍采用的糖化剂。 成本低，制曲周期短，糖化能力强，对原料适应性强，出醋率高。 麸醋：工艺简单，发酵周期短，成本低，出醋率高，风味稍差。 醋母、麸子、酒母、水、2 .固体发酵醋工艺流程(以麸子醋为例)、固体发酵工艺流程、3 .固体发酵工艺操作要点、(1)醋工艺所需曲子和菌种制备麸子制备：麸皮进入纯曲霉固体发酵。 酒母制备：发酵酵母菌液制备培养液。 醋母的制备：醋酸菌液发酵得到培养液。 (2)面筋醋酿造工艺的工艺操作，原料处理： 主原料粉碎、原料(主原料100kg、糠80kg、麸质120kg )、润滑剂(水275kg混炼)、蒸馏剂(常压1h或0.15MPa/40min )、出锅冷却3040、发酵：将冷后原料混炼成麸质50kg和酒母40kg， 补充水180kg混炼缸发酵产品温度上升到40时酩酊发酵57d，酒精含量为78%米糠50kg和醋母40kg数次醅槽约12d醋酸含量为77.5%在醅表面加入盐48h后熟结束发酵，醅醋：三次循环法， 成熟醋醋醋酱头渣二渣醋渣、111000000000000006配合灭菌：头醋在澄清池沉淀，澄清醋液，调整其浓度、成分。 除目前销售的产品和高级醋外，通常加入0.1%苯甲酸钠防腐剂。 生醋加热至80以上灭菌，包装成成品。 1 .食醋酿造原料：主材料、辅助材料、填充材料、添加剂。 2 .固固法生产面筋醋的技术： (4)酶法液化通风生产食醋，1 .工艺流程2 .设备3 .工艺操作4 .优势(1)出醋率比一般固体发酵法提高16%左右。 (2)节约蒸汽燃料。 (3)大部分实现了管道化和机械化，大幅度降低了劳动力，节约了劳动力。 (4)酒精发酵结束后，直接混合生面筋进行醋酸发酵，简化了工序，提高了产量和质量。 醋酸发酵水泥池，(五)液体深层发酵生产食醋，1 .工艺流程2 .操作要点，自吸式发酵槽，(六)食醋质量指标，1 .感觉指标：色、香、味、体。 2 .理化指标：总酸、氨基氮、还原糖、相对密度。 3 .卫生指标：有害重金属(砷、铅)、无机酸、微生物(杂菌、大肠杆菌、病原菌)。 第一节思考问题，1 .乳酸发酵是什么？简述乳酸发酵的类型。 2 .简述酸奶的生产工艺。 3 .酸奶发酵过程中发生的生化变化是什么？第二节思考问题：1 .简述食醋发酵的生化过程。 2 .参与醋酸发酵的微生物主要有多少种，各自在发酵过程中起着什么作用？ 根据生产用曲的种类可以把食醋分成哪种类型？ 4 .固体发酵醋的制作工艺和操作要点有哪些特点？ 5 .分析食醋色、香、味、体的来源。 第三节柠檬酸发酵，1784年从柠檬中提取柠檬酸。 1893年以前主要从柑橘、菠萝、柠檬等果实中提取柠檬酸。 1893年，Wehmer发现淡黄青霉菌能分泌柠檬酸。 1917年Currie以曲霉为菌种发酵生产柠檬酸。 1952年美国Mile公司开始用液体深层发酵法生产柠檬酸。 1988年，中国成为世界第二大柠檬酸生产国。 一、柠檬酸的理化性质二、柠檬酸发酵生产原料(一)碳源(二)氮源和微量元素、三、柠檬酸生产菌种和生物合成途径；(一)柠檬酸生产菌种葡萄糖和淀粉原料：曲霉石油副产品原料：念珠菌属；(二)柠檬酸生物合成途径(2)柠檬酸分子中的一个氧原子由水分子导入，另外6个氧原子来自葡萄糖。(3)柠檬酸生物合成中，从葡萄糖分子中脱离的氢以氧为最终受体，每合成柠檬酸需要1.5molO2，是葡萄糖完全氧化所需要的O2的1/4。 因此，EMP途径合成的柠檬酸的发酵是好氧发酵，但供氧量并不过大。 (4)柠檬酸的生物合成过程与CO2的暗固定反应有关，发酵过程需要保持一定的CO2分压，促进丙酮酸的羧基化。 (5)生物合成1mol柠檬酸，产生11个ATP，菌体作为维持生命运动、合成其他必要的代谢产物所需的能量。 葡萄糖经HMP合成柠檬酸：经HMP合成柠檬酸具有以下特点： (1)葡萄糖经HMP合成柠檬酸，失去一个碳原子，理论转化率为88.9%。 (2)在合成过程中同样从水分子中导入1个氧原子。 (3)每合成1mol柠檬酸需要2.7molO2，约为EMP途径合成柠檬酸的2倍，因此发酵所需氧量较多。 (4)HMP途径合成柠檬酸也同样参与CO2暗固定反应。 (5)HMP途径是每合成lmol柠檬酸就产生18.2个ATP，是EMP途径产生的ATP的1.5倍左右。 2 .由乙酸合成柠檬酸的途径是三羧酸循环和乙醛酸循环。 不参与CO2固定反应。 3 .以正构烷烃为碳源的合成途径正构烷烃首先氧化为脂肪酸，脂肪酸经-氧化生成乙酸。 只适应食品工业以外的道路。 (三)柠檬酸的发酵生产，1 .原料2 .柠檬酸的静置浅盘发酵3 .柠檬酸液体通风发酵，(四)柠檬酸的分离纯化，1 .钙盐法的基本原理：在中和后的发酵液中加入碳酸钙粉末生成柠檬酸钙沉淀，分离沉淀后加入浓硫酸得到硫酸钙沉淀和柠檬酸。 2 .直接提取法3 .提取法4 .离子交换和透析法，第四节其他有机酸发酵(自学)，第一、富马酸发酵二、苹果酸发酵三、葡萄糖酸发酵四、丁酸发酵五、衣康酸发酵，第八章酶制剂生产，第一节酶制剂工业生产，第二节淀粉酶第三节蛋白酶(自学)第四节其他酶类生产(自学) 第五节酶应用新技术、第一节酶制剂的工业生产一、工业化酶制剂的生产优点与从动植物组织中提取相比，微生物发酵法生产酶制剂具有以下显着优点：(一)酶品种多，易得新酶种。 (二)菌种易诱导变异，代谢易控制； (3)生产周期短，酶产量高； (4)基因易操作，优质物种易得。 二、酶制剂生产的基本工艺流程；(一)基本工艺流程图；(二)固体发酵法2 .液体发酵法、第二节淀粉酶、一、-淀粉酶1 .酶制剂生产菌种目前国内外主要有细菌和霉菌两种，最常用的是芽孢杆菌和芦笋霉菌-淀粉酶多采用固体曲法生产，细菌-淀粉酶以液体深层发酵为主。 2、生产方法(1)固体培养法(2)液体发酵法3.-淀粉酶生产新技术突变育种和基因工程育种优良菌株，2，-淀粉酶，1 .概况-淀粉酶主要用于淀粉至麦芽糖、啤酒生产等食品生产和其他方面。 目前国内外工业使用的-淀粉酶多从高等植物中提取，微生物-淀粉酶尚未大量工业生产。 其原因主要是酶活性低，耐热性差，不适应啤酒、糖的生产工艺要求，因此需要研究高产、热稳定性好的产酶菌株。 2、产酶菌种、多芽孢杆菌巨大芽孢杆菌丝状芽孢杆菌环状芽孢杆菌链霉菌、三、糖化酶、1